專利名稱：一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種心理檢測裝置，尤其是一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法。
背景技術(shù)：
交互過程按照對(duì)象和方式的不同，可以被分為人與人的顯/隱式交互、人與物的顯/隱式交互以及物與物的顯/隱式交互三種。根據(jù)我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，針對(duì)人機(jī)隱式交互，開發(fā)能夠獲取用戶心理情感狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，研究相關(guān)的分析理論與判別技術(shù)，提高交互質(zhì)量和友好性，是當(dāng)前亟需解決的問題，且具有重大研究價(jià)值與應(yīng)用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用范圍廣、成本低的坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其裝置包括:由40對(duì)壓力傳感器組成的壓力傳感器陣，所述壓力傳感器陣依次連接數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊、運(yùn)放電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、無線模塊和上位機(jī)；所述單片機(jī)、壓力傳感器陣、數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊、運(yùn)放電路、 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和無線模塊分別連接電源電路。所述電源電路提供穩(wěn)定的5V電壓。所述壓力傳感器為半橋式電阻應(yīng)變片壓力稱重傳感器。所述運(yùn)放電路包括偏置電路、輸入級(jí)電路、中間級(jí)電路和輸出級(jí)電路。其方法包括如下步驟:(I)進(jìn)行初始化；(2)依次進(jìn)行壓力信號(hào)采集、溫度信號(hào)采集和位姿信號(hào)采集；(3)對(duì)步驟(2)采集的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償和計(jì)算；(4)將計(jì)算結(jié)果通過無線發(fā)送出去；(5)進(jìn)入待機(jī)，并進(jìn)行偵聽，發(fā)現(xiàn)有指令重復(fù)步驟(I) (5)。所述步驟(2)使用多個(gè)半橋式電阻應(yīng)變片壓力稱重傳感器采集壓力信號(hào)和位姿信號(hào)。本發(fā)明所述的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法的有益效果如下:1、本發(fā)明的坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，可以被用于汽車、服務(wù)機(jī)器人、家用機(jī)器人、會(huì)議室、辦公室等多種環(huán)境，例如:判斷汽車的行駛狀態(tài)(急轉(zhuǎn)、緩轉(zhuǎn))，以及駕駛員的心理情感狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)必要的提醒和駕駛輔助功能，應(yīng)用范圍較廣。2、低復(fù)雜度，作品的上、下位機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了人機(jī)交互使用過程較為方便。由于采用了無線連接方式，降低了連通復(fù)雜度。3、可擴(kuò)展性，作品在設(shè)計(jì)過程中考慮到后續(xù)的擴(kuò)展問題，椅墊分隔和壓力傳感器的片選器件CD4051為增加到64個(gè)壓力傳感器組做了準(zhǔn)備。4、高效性，情感椅墊所進(jìn)行的用戶坐姿壓力分布采集、數(shù)據(jù)的傳輸以及情感心理狀態(tài)的判別實(shí)時(shí)性較好。5、魯棒性，作品的軟硬件在不同環(huán)境下經(jīng)過測試，都能有效的運(yùn)行，系統(tǒng)魯棒性較好。6、低成本性，本作品使用了半橋式電阻應(yīng)變片壓力稱重傳感器，從而大大降低了本作品的成本。


圖1為本發(fā)明所述的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法的工作步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其裝置包括:由40對(duì)壓力傳感器組成的壓力傳感器陣1，所述壓力傳感器陣I依次連接數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊2、運(yùn)放電路3、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4、單片機(jī)5、無線模塊6和上位機(jī)8 ;所述單片機(jī)5、壓力傳感器陣1、數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊2、運(yùn)放電路3、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4和無線模塊6分別連接電源電路7。所述電源電路7提供穩(wěn)定的5V電壓。所述壓力傳感器為半橋式電阻應(yīng)變片壓力稱重傳感器。所述運(yùn)放電路3包括偏置電路、輸入級(jí)電路、中間級(jí)電路和輸出級(jí)電路。數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊可由10片⑶4051分兩級(jí)組成。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可選取8位輸出的AD0804。運(yùn)放電路可選取LM324(四運(yùn)放)，由4個(gè)部分組成，偏置電路，輸入級(jí)電路，中間級(jí)電路，輸出級(jí)電路，其中輸入級(jí)電路一般是采用差動(dòng)放大電路(抑制電源)，中間級(jí)電路一般采用有源負(fù)載的共射負(fù)載電路(提高放大倍數(shù))，輸出級(jí)電路一般采用互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)電路(提聞電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載 的能力)。單片機(jī)可選取STC90C52AD。如圖2所示，其方法包括如下步驟:(I)進(jìn)行初始化；(2)依次進(jìn)行壓力信號(hào)采集、溫度信號(hào)采集和位姿信號(hào)采集；(3)對(duì)步驟(2)采集的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償和計(jì)算；(4)將計(jì)算結(jié)果通過無線發(fā)送出去；(5)進(jìn)入待機(jī)，并進(jìn)行偵聽，發(fā)現(xiàn)有指令重復(fù)步驟(I) (5)。所述步驟(2)使用多個(gè)半橋式電阻應(yīng)變片壓力稱重傳感器采集壓力信號(hào)和位姿信號(hào)。當(dāng)壓力傳感器陣I受到壓力時(shí)，首先由單片機(jī)(STC90C52AD單片機(jī))控制第一級(jí)模擬電子開關(guān)CD4051，再由單片機(jī)控制第二級(jí)模擬電子開關(guān)CD4051，實(shí)現(xiàn)對(duì)最小信號(hào)采集單元的分時(shí)選通，和對(duì)不同壓力區(qū)的分時(shí)采集；然后將采集后的模擬信號(hào)經(jīng)運(yùn)放電路LM324(四運(yùn)放)同比例不失真的放大后，傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路AD0804中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，再將轉(zhuǎn)化成的數(shù)字信號(hào)傳到單片機(jī)進(jìn)行處理，然后再由無線模塊NRF24L01將采集和處理后的信息發(fā)送到上位機(jī)再進(jìn)行處理。上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其特征在于:其裝置包括:由40對(duì)壓力傳感器組成的壓力傳感器陣，所述壓力傳感器陣依次連接數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊、運(yùn)放電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、無線模塊和上位機(jī)；所述單片機(jī)、壓力傳感器陣、數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊、運(yùn)放電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和無線模塊分別連接電源電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其特征在于:所述電源電路提供穩(wěn)定的5V電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其特征在于:所述壓力傳感器為半橋式電阻應(yīng)變片壓力稱重傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一所述的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其特征在于:所述運(yùn)放電路包括偏置電路、輸入級(jí)電路、中間級(jí)電路和輸出級(jí)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其特征在于:其方法包括如下步驟:(I)進(jìn)行初始化；(2)依次進(jìn)行壓力信號(hào)采集、溫度信號(hào)采集和位姿信號(hào)采集；⑶對(duì)步驟⑵采集的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償和計(jì)算；⑷將計(jì)算結(jié)果通過無線發(fā)送出去；(5)進(jìn)入待機(jī)，并進(jìn)行偵聽，發(fā)現(xiàn)有指令重復(fù)步驟(I) (5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5任一所述的一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其特征在于:所述步驟(2)使用多個(gè) 半橋式電阻應(yīng)變片壓力稱重傳感器采集壓力信號(hào)和位姿信號(hào)。
全文摘要
一種坐姿下心理狀態(tài)檢測裝置及其方法，其裝置包括由40對(duì)壓力傳感器組成的壓力傳感器陣，所述壓力傳感器陣依次連接數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊、運(yùn)放電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、無線模塊和上位機(jī)；所述單片機(jī)、壓力傳感器陣、數(shù)字控制模擬電子開關(guān)模塊、運(yùn)放電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和無線模塊分別連接電源電路。其方法包括如下步驟(1)進(jìn)行初始化；(2)依次進(jìn)行壓力信號(hào)采集、溫度信號(hào)采集和位姿信號(hào)采集；(3)對(duì)步驟(2)采集的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償和計(jì)算；(4)將計(jì)算結(jié)果通過無線發(fā)送出去；(5)進(jìn)入待機(jī)，并進(jìn)行偵聽，發(fā)現(xiàn)有指令重復(fù)步驟(1)～(5)。所述步驟(2)使用多個(gè)半橋式電阻應(yīng)變片壓力稱重傳感器采集壓力信號(hào)和位姿信號(hào)。本發(fā)明可用于汽車、服務(wù)機(jī)器人、家用機(jī)器人、會(huì)議室、辦公室等多種環(huán)境，應(yīng)用范圍較廣。
文檔編號(hào)A61B5/16GK103211604SQ20131016344
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者王巍, 陳超, 柴磊, 苑云鶴, 雷新忠, 李少華 申請(qǐng)人:河北工程大學(xué)